通過WiFi網(wǎng)絡(luò)控制Arduino汽車

描述

該項目展示了如何連接到 WiFi 網(wǎng)絡(luò)、打開 Web 瀏覽器、連接到服務(wù)器并從一個簡單的界面控制您的汽車。

UNO R3 + WIFI ESP8266 + CH340G Arduino和WIFI單板

該項目的核心是 Arduino ESP8266 WiFi 開發(fā)板。該板在單一平臺上結(jié)合了 ATMega328 微控制器和 ESP8266 WiFi 芯片，兩者之間具有串行通信。

有關(guān)如何配置和編程該板的詳細說明，請參閱我之前的一篇帖子。

控制流程框圖

下面是一個高級框圖：

流程圖

ESP8266 能夠配置為軟接入點并啟動自己的無線網(wǎng)絡(luò)。用戶設(shè)備連接到該網(wǎng)絡(luò)，然后可以使用 ESP8266 提供的網(wǎng)頁通過 ESP8266 和 ATMega328 向汽車發(fā)送命令。

這篇文章的其余部分將詳細介紹這些步驟。

第一——汽車

該項目使用兩輪汽車。這些汽車的套件可從多個來源獲得。這是高級物料清單：

兩輪驅(qū)動套件，包括電機、底盤、各種螺絲和螺母、車輪和車輪編碼器。

UNO R3 + WIFI ESP8266 + CH340G Arduino和WIFI單板

L298N電機驅(qū)動橋板

2 x HC-020K 編碼器模塊

4 x ICR16340 鋰離子電池和電池座

切換開/關(guān)開關(guān)

無線天線

連接線

本文不包括如何制造汽車的描述；互聯(lián)網(wǎng)上有很多資源可以解釋所需的步驟。

成品車如下：

1號車

車2

整車電路圖如下：

原理圖

配置上只需要注意幾點：

該車采用并聯(lián)/串聯(lián)配置的四節(jié) ICR16340 700 mAh 鋰離子電池。這些串聯(lián)的兩個電池在充滿電時提供大約 8 V 的電壓，這足以驅(qū)動電機和并聯(lián)的 wifi/控制器電池可能會出現(xiàn)問題（您可以獲得循環(huán)電流），作為替代方案，ICR16340 電池的容量為 2800 mAh版本——其中兩個串聯(lián)應(yīng)該足以為汽車提供動力。

電機控制由 L298N 橋驅(qū)動器模塊執(zhí)行。同樣，有大量資源可以解釋它們的運行方式以及如何連接電機和控件。

該電路使用數(shù)字引腳 5 和 6 將 PWM 輸出到 L298N 板以控制電機速度。它們連接到 L298N 板的 ENa 和 ENb。引腳 4、7、8 和 9 用于打開和關(guān)閉電機。

該電路包括兩個 HC-020K 編碼器模塊。這些未在代碼中專門使用，但可用于提供速度或距離反饋。

根據(jù)您的具體接線方式，可能需要調(diào)換電機引線以獲得一致的方向。此外，HC-020K 編碼器模塊必須與軟件中的正確電機配對（如果使用）。這可以通過交換中斷 2 和 3 或調(diào)整軟件來實現(xiàn)。

ESP8266 作為接入點和 Web 服務(wù)器

ESP8266 可配置為無線接入點和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。此外，它還可以設(shè)置為DNS 服務(wù)器。這允許客戶端使用本地 URL 訪問 Web 服務(wù)器。

在對 ESP8266 進行編程之前，您必須確保您使用的 Arduino IDE 已配置為執(zhí)行此類編程。Internet 上有許多文章解釋了如何執(zhí)行此操作。搜索“來自 Arduino IDE 的程序 ESP8266”將提供許多結(jié)果。

基本步驟如下：

在 File → Preferences 中，將 url 添加到 Additional Boards Manager：http ://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

在 Tools → Boards → Boards Manager 下，搜索 ESP8266 并安裝最新版本的“ESP8266 by ESP8266 Community”

完成此操作后，您應(yīng)該在 Tools→Board 下為 ESP8266 Boards 提供一個選項。選擇通用 ESP8266 模塊。

用于設(shè)置 Wifi、Web 服務(wù)器和 DNS 的相關(guān) Arduino 庫是：

ESP8266WiFi.h

ESP8266WebServer.h

ESP8266mDNS.h

這些是作為設(shè)置 IDE 以對上述 ESP8266 進行編程的一部分安裝的。

以下是將 ESP8266 配置為軟接入點的相關(guān)代碼片段。

?

#include 
const char *ssid = "ESP8266Network"; // The name of the Wi-Fi network that will be created
const char *password = "1234567890";   // Password for WiFi network. Must be more than 8 characters

void setup() {
  WiFi.softAP(ssid, password); // Start the access point
{

?

上面的代碼會將 ESP8266 設(shè)置為接入點，客戶端可以連接到它，但不會發(fā)生其他任何事情。首先，讓我們配置 mDNS 服務(wù)器以允許更輕松的 URL 訪問。

下面的代碼片段：

?

#include 

MDNS.begin("esp8266");

void loop() {
  MDNS.update();
}

?

一旦客戶端連接到 ESP8266 接入點，Web 瀏覽器就可以使用 URL http://esp8266.local/ 來訪問 ESP8266。更改 begin() 指令中的參數(shù)“esp8266”將更改 URL。

設(shè)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的相關(guān)代碼片段如下：

?

#include 

ESP8266WebServer server(80);

void setup() {
  server.onNotFound(handlerRoutine);
  server.on(“URL”, handlerRoutine);
  server.begin();
}

void loop() {
  server.handleClient();
}

?

其中 handlerRoutine 是一個子例程，當(dāng)從客戶端收到請求時執(zhí)行各種操作。

ESP8266 板載文件系統(tǒng)

ESP8266 的另一個特點是它有一個板載文件系統(tǒng)，串行外設(shè)接口閃存文件系統(tǒng) (SPIFFS)，可用于存儲文件。在我們的例子中，我們可以使用它來存儲提供給連接的客戶端的 html 文件。此功能的相關(guān)庫是：

FS.h

要在 Arduino IDE 中啟用此功能，需要一個插件：Filesystem uploader。

首先，確保安裝了最新的 Arduino IDE，并且如前所述，您有用于 Arduino IDE 的 ESP8266 插件。

然后按照以下任一鏈接中的說明進行操作：

https://randomnerdtutorials.com/install-esp8266-filesystem-uploader-arduino-ide/

https://github.com/esp8266/arduino-esp8266fs-plugin

這兩個鏈接都顯示了安裝插件后如何使用文件系統(tǒng)上傳器。

現(xiàn)在——HTML 代碼

一旦將 ESP8266 設(shè)置為 Web 服務(wù)器，相關(guān)的 html 頁面必須在連接后提供給客戶端。按照慣例，此文件標(biāo)記為 index.html。要理解此文件，需要了解 html 代碼。

一些解釋：

該文件定義了一個頁面，由四個按鈕（FWD、RIGHT、LEFT、BACK）和一個速度滑塊組成。

按下按鈕會導(dǎo)致它改變顏色并向 ESP8266 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送 GET 請求

Web 服務(wù)器將處理 GET 請求并使用它與 ATMega328 通信以控制汽車

更改速度滑塊將啟動 POST 請求，該請求將用于設(shè)置速度值。

完整文件（帶注釋）可以在本文的代碼部分找到。最終頁面如下：

ESP8266與ATMega328通信

如前所示，ESP8266 和 ATMega328 之間的通信是通過串口進行的。要啟用此通信，板載 DIP 開關(guān)必須設(shè)置如下：

將 dip 開關(guān)設(shè)置為模式 4（SW1 和 SW2 打開，所有其他關(guān)閉）

ESP8266 將 1 到 8 之間的單個字符發(fā)送到 ATMega328 以指定電機動作。完整代碼如下：

?

// FWD Activate
    case '1':
    forwardOn();    
    break;
// FWD Stop
    case '2':
    motorsOff();
    break;
// LEFT Activate
    case '3':
    leftOn();
    break;
// LEFT Stop
    case '4':
    motorsOff();
    break;
// RIGHT Activate
    case '5':
    rightOn();
    break;
//RIGHT Stop
    case '6':
    motorsOff();
    break;
// BACK Activate
    case '7':
    backOn();
    break;
// BACK Stop
    case '8':
    motorsOff();

?

速度值作為第一個字符為“s”的字符串發(fā)送。然后代碼從字符串中去除 s 并進行字符串到整數(shù)的轉(zhuǎn)換以設(shè)置電機速度。

把它們放在一起

以下是構(gòu)建完整項目的簡要說明：

造車

使用 Arduino IDE 中的 Boards Manager 選擇 Generic ESP8266 模塊

將 index.html 文件上傳到 ESP8266（DIP 開關(guān) 5、6、7 上所有其他關(guān)閉），然后重置處理器

上傳ESP8266程序

斷開電源并將 DIP 開關(guān)設(shè)置為 ATMega328（所有其他的 DIP 開關(guān) 3、4 關(guān)閉）

上傳Arduino程序（在Boards manager中選擇Arduino UNO后）

斷開電源并將 DIP 開關(guān)設(shè)置為內(nèi)部通信（DIP 開關(guān) 1、2 在所有其他關(guān)閉）

啟動汽車

將平板電腦、智能手機或筆記本電腦無線連接到“ESP8266Network”

從連接的平板電腦、智能手機或筆記本電腦，打開 URL http://esp8266.local/

使用界面駕駛汽車

最后的話

這個項目匯集了一些不同的技能。希望它具有挑戰(zhàn)性。

可以使用像 Node MCU 這樣的單個 ESP8266 板來實現(xiàn)所有這些功能，但這將是一個單獨的項目。

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